Am heutigen 25.09.2026 sorgt eine Nachricht aus der Forschung auch an der Uni Saarland für Staunen: Forschende der National University of Singapore haben eine Atomuhr auf Lutetium-Basis entwickelt. Erst nach 55 Milliarden Jahren würde sie um eine Sekunde falsch gehen. Zum Vergleich: Das Universum ist 13,8 Milliarden Jahre alt.

Damit ist die Uhr etwa zehnmal genauer als bisherige Atomuhren. Die Ergebnisse wurden im Fachblatt „Nature“ veröffentlicht. Klingt nach einer Zahl aus einer anderen Welt – ist aber für ganz irdische Technik relevant.

Warum eine Uhr so wichtig sein kann

Atomuhren liefern die Grundlage für Satellitennavigation, die Synchronisierung des Internets, den Börsenhandel und die Stabilität von Stromnetzen. Schon eine Abweichung von einer Mikrosekunde kann bei der Satellitennavigation Ortungsfehler von mehreren hundert Metern verursachen. Ein winziger Zeitfehler, ein ziemlich großer Umweg.

Das Prinzip dahinter ist präzise, aber gut vorstellbar: Ein elektrisch geladenes Atom beziehungsweise Ion wird in einer Vakuumkammer durch elektrische Felder festgehalten. Ein Laser regt ein Elektron im Ion bei passender Lichtenergie auf ein höheres Energieniveau an. Ein zweiter Laser überprüft diesen Übergang und sorgt über eine Rückkopplung dafür, dass der erste Laser nachjustiert wird.

Die stabilisierte Laserstrahlung dient mit ihrer festen Zahl an Schwingungen pro Sekunde als Zeitmaß. Bei Cäsium-Atomuhren beträgt diese Frequenz 9.192.631.770 Schwingungen pro Sekunde. Die Lutetium-Uhr kommt auf 353,6 Billionen Schwingungen pro Sekunde.

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Stabil zwischen Death Valley und Antarktis

Ein Vorteil des Lutetiums: Die Uhr reagiert weniger empfindlich auf Temperaturänderungen und Magnetfelder als Atomuhren auf Basis anderer Elemente. Laut Teamleiter Murray Barrett bliebe sie sogar bei einem Wechsel zwischen dem Death Valley und dem antarktischen Hochplateau stabil. Zwischen glühender Hitze und eisiger Höhe – für eine Uhr ist das keine kleine Ansage.

Für die Genauigkeitsprüfung stellten die Forschenden zwei Lutetium-Uhren nebeneinander auf. Dabei zeigte sich, dass bereits ein Höhenunterschied von fünf Millimetern einen messbaren Zeitunterschied verursacht.

Der Grund liegt in der Relativitätstheorie: Mit zunehmender Höhe nimmt die Erdgravitation ab, deshalb laufen Uhren in größerer Höhe schneller. Bei einem geostationären Satelliten beträgt dieser Effekt etwa 50 Mikrosekunden pro Tag. Den durch den Höhenunterschied verursachten Effekt mussten die Forschenden bei ihren Messungen korrigieren.

Uhr als Messgerät für das Erdinnere

Gerade diese Empfindlichkeit könnte später zum Vorteil werden. Lutetium-Uhren könnten Veränderungen in Magmakammern unter Vulkanen erfassen. Auch bei der Kartierung von Rohstoffvorkommen wären sie möglicherweise hilfreich, weil die Gravitation von der Verteilung der Materie im Erdinneren abhängt.

Für solche Einsätze sind die Geräte derzeit allerdings noch zu groß und unpraktisch. Das Forschungsteam will das System deshalb miniaturisieren und eine transportable Lutetium-Atomuhr entwickeln.

Bis dahin bleibt die Rekorduhr vorerst ein sperriges Laborinstrument. Ihre Schwingungen zählen längst schneller, als ein Mensch sie verfolgen könnte – und doch hängt an jeder einzelnen dieser Schwingungen ein Stück moderner Infrastruktur.